CN105300181A - 一种可预先提示射击的精准光电瞄准器 - Google Patents

Abstract

本发明属于瞄准技术领域，具体涉及一种可预先提示射击的精准光电瞄准器;所述瞄准器包括：一视场获取单元，获取瞄准器视场内的图像信息；一显示单元，显示分划中心及视场获取单元获取的图像信息；一控制单元，确定图像信息中的目标物及目标物的目标点，同时进行预先提示射击；一电源，对所述光电瞄准器进行供电，应用预先提示射击，避免射击者错过最佳射击机会，提高了射击精准度。

Description

一种可预先提示射击的精准光电瞄准器

技术领域

本发明属于瞄准技术领域，具体涉及一种可预先提示射击的精准光电瞄准器。

背景技术

现有技术中，电子瞄准器和光电瞄准器已经替代传统的机械瞄准器和光学瞄准器了，因电子瞄准器和光电瞄准器可集成多种传感器，并将传感器的数据综合处理，用于辅助射击，提供给射击者，能够有效的提高射击的精准度。

然而，在射击过程中，多个传感器提供了有效的辅助信息，提高了射击的精准度，不过，射击者仍然经常因为无法稳定控制枪支，错失了最佳射击时间或最佳射击点，或在开枪时，因突然对扳机施加力量导致枪口偏移，而无法射击准确。

发明内容

为了有效解决上述问题，本发明提供一种可预先提示射击的精准光电瞄准器，在位于目标物的目标点的一定范围和方向时，提示用户射击，提高射击的精确度；

本发明还提供一种光电瞄准器的校准方法，与所述光电瞄准器结合，以使用户在射击之前对枪械进行校准。

本发明提供一种可预先提示射击的精准光电瞄准器，所述瞄准器包括一壳体，所述壳体定义了一容纳空间，所述容纳空间内设置有视场获取单元、显示单元和控制单元，所述瞄准器能够将瞄准点及视场获取单元所获取的光学图像同时在显示单元上显示；所述控制单元确定光学图像中的目标物，及被瞄准物上的目标点，并在瞄准点向目标点移动瞄准的过程中，实现预先提示射击。

进一步地，所述控制单元内设置有一图像边缘化处理单元、一目标点获取单元及一预先提示射击单元，其中图像边缘化处理单元对光学图像中的进行边缘化处理，并经过使用者对瞄准器的操作选定目标物，所述目标点获取单元确定目标物的目标点，及相应目标点的射击区域，所述预先提示射击单元在瞄准过程进行预先提示射击。

进一步地，所述预先提示射击单元通过瞄准点与射击区域的距离，及瞄准点的运动趋势进行判断是否进行提示。

所述控制单元通过无线/有线连接装置连接一扳机组件，所述扳机组件对扳机的活动进行限制，使用者无法扣动扳机进行射击，所述扳机组件接收到控制单元发射的提示射击信号后，所述扳机组件停止对扳机的限制，可进行射击。

进一步地，所述精准光电瞄准器还包括一测距单元，所述测距单元包括一信号发射端及一信号接收端，所述视场获取单元包括光学图像获取端，所述信号发射端、信号接收端及光学图像获取端均设置在壳体前端处，并所述信号发射端与信号接收端对称分布于所述光学图像获取端上侧，所述光学图像获取端所组成的平面与枪支的垂直面成一定角度。

进一步地，所述信号发射端及与信号接收端均凸出于光学图像获取端。

进一步地，所述信号发射端及与信号接收端位于光学图像获取端上端或下端。

进一步地，所述壳体前端还设有保护单元。

进一步地，所述光电瞄准器还包括三个视场调节单元(显示单元上，按键和设置在壳体上的按键)。

进一步地，所述壳体后端处设有显示单元，所述壳体的容纳空间内设有控制单元及电池组件(电源)，所述视场获取单元与显示单元通过控制单元连接，所述控制单元包括传感器组件，所述传感器组件包括除了运动传感器之外，还包括其他的多个传感器组合，所述多个传感器可分别为风速风向传感器、地磁传感器、温度传感器、气压传感器、湿度传感器、振动传感器等；所述电池组件对光电瞄准器内的用电单元进行供电。

进一步地，所述壳体上设有按键单元，所述按键单元包括外置按键组件及插口组件，所述外置按键组件设置在便于用户使用、触按的位置处，所述插口组件通过外接线连接外接按键组件，所述外接按键组件连接有固定卡件，通过固定卡件固定在枪管或枪支便于用户触按位置处，所述按键单元均连接在控制单元上。

进一步地，所述控制电路包括接口板及核心板，所述视场获取单元的视场驱动电路、测距单元中的测距控制电路、按键单元的按键控制电路、及电池组件的电池控制电路均通过接口板连接在核心板上，所述显示单元的显示驱动电路连接在核心板上。

进一步地，所述内存卡内设置有子弹信息数据库、及两个弹道计算模型系统；用户可根据传感器的设置选择这两种弹道模型，所述弹道模型分别为外弹道六自由度刚度模型或低伸弹道模型。

进一步地，所述本发明还提供一种光电瞄准器射击过程中，为了实现准确射击的调校方法，所述该调校方法应用于上述实施例中的光电瞄准器，所述调校方法为：在光电瞄准器的视场内设定一目标靶，通过光电瞄准器的测距单元测得光电瞄准器到目标靶的距离；在通过按键单元调取一平面坐标加载在显示单元上，应用坐标中心进行瞄准；观察显示单元的视场，控制枪支，将坐标中心与目标靶对准；对准后，发射第一颗子弹，在目标靶上获得第一弹着点，所述显示单元截取具有第一弹着点的图像；并调整光电瞄准器显示屏的视场，使得平面坐标的中心与第一弹着点重合；完成调校。

进一步地，所述上述调校方法，还可能包括在第一次射击调校前，增加模拟调校，所述模拟调校通过上述的弹道模型，模拟出弹着点。

进一步地，所述上述调校方法，还可能包括在第一次射击调校后，增加第二次射击调校，提高的调校的精准度。

结合附图，在以下对本发明各种实施例的详细描述中，将更详细地描述本发明的特征。

结合附图，在以下对本发明各种实施例的详细描述中，将更详细地描述本发明的特征。

附图说明

图1为本发明实施例中光电瞄准器的外观结构图；

图2为本发明实施例中光电瞄准器的预先提示射击界面图；

图3为本发明实施例中光电瞄准器具有瞄准轨迹的另一预先提示射击界面图；

图4为本发明实施例中光电瞄准器的整体结构示意图；

图5为本发明实施例中光电瞄准器的结构剖视图；

图6为本发明实施例中光电瞄准器的壳体前端示意图；

图7为本发明实施例中光电瞄准器的系统框图；

图8为本发明实施例中光电瞄准器的传感器组件结构示意图；

图9为本发明实施例中光电瞄准器的视场获取存储及反馈控制的系统示意图；

图10为本发明实施例中光电瞄准器的测距仪工作示意图；

图11为本发明实施例中光电瞄准器的传感器组件工作示意图；

图12为本发明实施例中光电瞄准器应用外弹道六自由度刚度模型对两种弹丸进行的弹道模拟对比示意图；

图13为本发明实施例中光电瞄准器调校方法中调校前的显示屏示意图；

图14为本发明实施例中光电瞄准器调校方法中具有第一弹着点的显示屏示意图；

图15为本发明实施例图14的局部放大图；

图16为本发明实施例中光电瞄准器调校方法中第一次射击调校后的显示屏示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。

本发明提供一种可预先提示射击的精准光电瞄准器，所述该精准光电瞄准器被安装在多种类型的猎枪上，还可能被安装在其他型号的枪械上，本发明的精准光电瞄准器在被安装于枪支时，通过安装器进行安装，所述安装器为已知种类的技术，具体所述安装器可为适应于不同枪支的安装轨道或接纳装置，可通过安装器自身上的调节机构实现对不同安装轨道或接纳装置的适应，完成安装后，可通过枪支与瞄准器的校准方法、或校准设备对精准光电瞄准器进行校准。

如图1所示，本发明实施例中提出的精准光电瞄准器包括一壳体1，所述壳体1决定了整个精准光电瞄准器的尺寸，所述壳体定义了容置空间，所述容置空间内容置有视场获取单元31、显示单元21、及控制单元6，所述视场获取单元31安装在壳体前端3内侧，所述显示单元21安装在壳体后端2的内侧，所述视场获取单元31通过控制单元6与所述显示单元21连接。

所述视场获取单元31采集视场内的图像信息，并将图像信息通过控制单元6传送至显示单元21进行显示，所述显示单元21同时显示图像信息及分划中心，所述分划中心始终处于显示单元21的中心位置，使用者通过分划中心进行瞄准，具体为将分划中心与图像信息中的目标对准，进行射击。

如图2所示，本发明的实施例中提出一种在射击时，应用显示单元21所显示的分划中心55在接近被瞄准物7的过程中，预先提示射击的瞄准器，具体为，在分划中心55与目标点71重合之前、或到达目标点71的射击区域72范围之前，瞄准器通过显示单元21向射击者发出射击提示，或通过反馈至枪支的扳机组件，经由扳机组件允许，进行射击，应用预先提示射击，避免射击者错过最佳射击机会，提高了射击精准度。

在射击的过程中，所述视场获取单元31获取的图像信息发送至控制单元，经由控制单元的处理后发出射击提示；具体为所述控制单元内设置有一图像边缘化处理单元、一目标点获取单元及一预先提示射击单元，其中图像边缘化处理单元及目标点获取单元对图像信息处理，并得到利于射击的目标点，所述预先提示射击单元通过对目标点及瞄准点的比对判断，发出射击提示。

其中所述图像边缘化处理单元对图像信息的任意几帧图像进行边缘检测及提取，在具体实施例中，可选择三帧；

所述边缘检测及提取包括以下步骤：首先采用高斯函数作对图像f(x，y)进行滤波得到一个已平滑数据阵列：

S(x，y)＝f(x，y)*G(x，y，σ)

其中σ是高斯函数的散步参数，它反映平滑程度。

其次，进行梯度计算，已平滑数据阵列S(x，y)的梯度可用2×2一阶有限差分近似式来计算x与y偏导数的两个阵列P(x，y)与Q(x，y)。

$P(x,y)\≈\frac{\left(S\right(x,y+1)-S(x,y)+S(x+1,y+1)-S(x+1,y\left)\right)}{2}$

$Q(x,y)\≈\frac{\left(S\right(x,y)-S(x+1,y)+S(x,y+1)-S(x+1,y+1\left)\right)}{2}$

在2×2正方形内求有限差分的均值，计算在图像中的同一点x和y的偏导数梯度，幅值和方位角分别如下式所示。

$M(x,y)=\sqrt{P{(x,y)}^2+Q{(x,y)}^2}$

θ(x，y)＝arctan(Q(x，y)/P(x，y))

式中，反正切函数含有两个参量，计算结果是一个角度，取值方式为圆周范围。

当知道了梯度的方向θ(x，y)后，可以将边缘方向以45°划分八个方向，通过梯度方向，可以找到这个像素梯度方向的邻接像素。

为了确保边缘定位准确，并且保持单一相应，对梯度幅值图像M(x，y)中的屋脊带进行细化，保留幅值局部变化最大的点，在非极大抑制过程中，对于图像的每一个点m(x，y)以及上一步中得到的梯度方向，将其与梯度方向上的2个值进行比较，如果m(x，y)小于梯度方向上的2个梯度幅值，说明该点不是局部最大值，则将m(x，y)对应的边缘表示为0，即该点不是边缘点。

设定双阈值方法检测和连接边缘需要的低阈值Lth和高阈值Hth，对梯度图像进行双阈值化处理，梯度幅值大于高阈值Hth的是边缘，梯度幅值小于低阈值Lth的不是边缘，梯度幅值介于两者之间的，判断该像素的八领域像素中是否存在大于高阈值Hth的边缘像素，若存在则它是边缘像素，否则不是，确定一边缘点后，不断搜索跟踪边缘，边缘点连接起来后；将整个图像的边缘提取，通过提取的边缘化对图像信息中的图像进行划分，实现目标物与背景的分割。

上述处理过程对选取的帧图像均实现了边缘化处理，因此图像信息中的每一个物体或单元均获得相应的边缘，瞄准器对所有具有边缘的物体进行标记，其中被瞄准物体也被标记，用户对被标记的被瞄准物体进行选定；

对被瞄准物体的选定操作可通过具有触摸功能的显示单元进行点击选定，也可通过设置在壳体上的按键进行选定，也可通过连接在壳体上的外接按键进行选定。

选定好被被瞄准物体后，所述目标点获取单元获得具有边缘的被瞄准物体的图像，并取得被瞄准物体的图像的最佳射击点，即为目标点。

所述被瞄准物的图像的最佳射击点的获取方法为：将不规则的目标物图形拆分为多个简单基本的图形，其中曲折的边界分隔后，近似于直线，根据每一个基本图形的形心位置与面积，利用以下计算公式求出被瞄准物的图像的目标点。所述公式为：

$x_c=\frac{{\mathrm{\ΣA}}_i\·x_i}{A}$

$y_c=\frac{{\mathrm{\ΣA}}_i\·y_i}{A}$

其中所述A_i为每一个基本图形的面积，x_i、y_i分别每一个基本图形形心的x方向及y方向坐标，x_c、y_c是被瞄准物的图像的目标点，即认定为本发明中的最佳射击点。

在确定最佳射击点后，所述最佳射击点与目标物保持同步，即为在瞄准器的视场获取单元31移动时，其最佳射击点始终置于被瞄准物体的图像上。

所述预先提示射击单元在获取上述已经确定被瞄准物体7的图像及目标点71(最佳射击点)后，通过判断瞄准点55(分划中心)与目标点71的距离及运动趋势，进行提示。

以所述目标点71为中心，半径r的圆为射击区域72，所述r的大小不作具体限定，对由r获得的射击区域72面积进行限定，所述射击区域72的面积为s，所述整个被瞄准物体7的图像面积为S，所述s与S的关系符合0.02≤s/S≤0.1，在射击区域72内进行射击，均可准确地击中被瞄准物。

所述预先提示射击单元同时获取分划中心71中心与射击区域72的位置关系，及相应的分划中心71中心到射击区域72边界最近的距离L，所述距离L为显示单元上所显示的距离长度值，在所述距离L≤r/2时，同时获得分划中心的运动趋势，进行判断是否提示射击。

因在射击过程中，使用者的身体抖动和持枪不稳会导致枪支的轻微振动，然而在远距离射击中，枪支的轻微振动，会使得子弹严重偏离目标点，导致射击不准确，因此本发明在预先提示射击时，获取瞄准器视场获取单元31的运动趋势，所该运动趋势包括视场获取单元31的运动方向，通过将运动方向与距离L结合判断，是否可以进行提示射击。当所述运动方向与所述瞄准点与目标点的直线角度为α，当α的取值范围为时，及所述距离L≤r/2时，提示射击。

所述瞄准器视场获取单元31的运动方向由一运动传感器7获取，所述运动传感器7设置在视场获取单元31下侧，实时采集视场获取单元31的运动数据，所述运动传感器7为一惯性传感器，所述惯性传感器中包括加速度计、角速度传感器以及它们的单、双、三轴组合惯性测量单元，所述惯性传感器通过集成的测量单元实现对视场获取单元31的运动方向及运动速度测量。

所述本发明还提供一连接光电瞄准器的扳机组件(图中未示出)，所述扳机组件包括扳机、一对扳机进行限制的限制装置、及一接收光电瞄准器发出的提示射击信号的信号接收装置，所述信号接收装置控制限制装置的打开及关闭，当信号接收装置接收到提示射击信号后，将限制装置关闭工作，所述限制装置停止对扳机的限制，可进行射击，信号接收装置未接收到提示射击信号时，控制限制装置工作，限制装置保持对扳机的限制，使用者无法扣动扳机进行射击。

所述限制装置为一弹性卡块，所述弹性卡块在被打开的状态下，为弹性卡块在扳机下方，防止扳机被扣动，所述弹性卡块在被关闭的状态下，所述弹性卡块收缩在扳机下方，所述扳机可被自由扣动，完成射击。

本发明所提出的光电瞄准器整体可能是一数字化装置，可与智能手机、智能终端、瞄准装置或电路进行通信，并将视场获取单元31采集的图像信息发送至智能手机、智能终端、瞄准装置或电路，通过智能手机、智能终端等装置将视场获取单元31采集的图像信息进行显示。

在一个实施例中，所述视场获取单元31可能为一体化摄像机，所述视场获取单元31的镜头放大倍率可根据实际应用而进行选择性变化，本发明中采用的一体化摄像机为索尼制造的3-18X摄像机，但并不限于上述型号及倍率，所述一体化摄像机设置在光电瞄准器的最前端，同时一体化摄像机前端配有UV镜和镜头盖34，所述镜头盖34可实现270度翻转，将壳体前端完全覆盖。保护视场获取单元31不受伤害，保护镜头并方便清洁。

如图4-图6所示，在上述实施例中，所述光电瞄准器包括一测距仪，所述测距仪为激光测距仪，所述激光测距仪位于所述壳体1内部，所述激光测距仪为脉冲式激光测距仪。所述激光测距仪包括一激光发射端32及一激光接收端33，所述激光发射端32及激光接收端33均设置在壳体1前端，并对称分布在一体化摄像机的摄像头上侧，激光发射端32、激光接收端33及一体化摄像机的摄像头构成等边倒三角形或等腰倒三角形；所述激光发射端32及激光接收端33均凸出于所述壳体1的前端，并所述激光发射端32、激光接收端33与所述视场获取单元31的镜头存在的一定高度差，且所述激光发射端32及激光接收端33凸出于所述壳体前端3，这样的设计缩小了激光测距仪所占用的壳体内部空间，将所述激光发射端32及激光接收端33过长的部分凸出于壳体前端3外部，实现了壳体1内部空间的高度集成，使得光电瞄准器更加小型化，使得光电瞄准器更加灵活、轻便；另外，由于一般视场获取单元31的物镜厚度要高于激光发射端和接收端的镜头厚度，此设计可以减小激光测距的误差。

在上述实施中提出的镜头盖34在覆盖视场获取单元31的同时，也将激光测距仪的前端同时覆盖，保护激光测距仪不受伤害。

所述激光发射端32内具有一激光源，所述激光源在光电瞄准器控制单元或核心板的控制下，对光电瞄准器的视场内发射一或多个激光光束脉冲，激光接收端33接收一个或多个激光光束脉冲的反射光束，传送给光电瞄准器的控制单元或核心板；所述激光发射端32发射出的激光经被测量物体反射后被激光接收端33接收，激光测距仪同时记录激光光束脉冲往返的时间，光速和往返时间的乘积的一半，就是测距仪和被测量物体之间的距离。

上述实施例的激光测距仪的工作原理为：所述驱动电路驱动激光发射端32中的激光源发射脉冲激光信号，脉冲激光信号的小部分通过反射镜进行取样后，被用于开启门控电路，使计数器开始对参考信号的时钟脉冲进行计数，其余的脉冲激光信号发射到被测物体，经过被测物体的反射后被光电探测器接收，再经过放大整形成为电信号后，关闭计数器完成一次计数任务。可以得出待测目标物的距离为：

$L=\frac{cN}{2f_0}$

所述f₀为参考时钟的脉冲频率，N为计数脉冲的个数；通过上式可实现

本发明实施例的激光测距仪，采用工作波长为905纳米或1540纳米的半导体激光，首先避免了激光对人体的伤害，同时光电探测器能够准确地判断出激光脉冲的起止点及准确地测量出激光的飞行时间，通过控制参考时钟脉冲的频率在1.5GHz以上，减小了误差。

所述设置在壳体1内用于连接视场获取单元31及显示单元21的控制单元6包括CPU核心板41及接口板42，所述接口板42与所述CPU核心板41连接，具体为CPU核心板41的输入输出通过接口板42底侧的串口实现连接，并所述CPU核心板41置于所述显示单元21显示屏相对于壳体1内部的一侧上，所述接口板42置于所述CPU核心板41相反于显示屏的一侧，所述显示屏、CPU核心板41及接口板42均相互平行设置，所述一体化摄像机及测距仪均分别通过接线连接在接口板42上，所述一体化摄像机获取的图像信息及测距仪获取的距离信息通过接口板42传送至CPU核心板41上，再经由所述CPU核心板41将所述信息显示在显示屏上。

所述CPU核心板41可通过接口板42连接一内存卡，或直接连接一内存卡，在本发明实施例中，在所述CPU核心板41顶部位置处设置内存卡槽，所述内存卡插接在内存卡槽中，所述内存卡内可存储信息，所述存储信息可被提供给CPU核心板41用于弹道方程的计算，所述内存卡也可以存储CPU核心板41发送的反馈信息。

在所述CPU核心板41顶部内存卡槽边侧还设置有一USB接口，通过所述USB接口可将CPU核心板41的信息输出或对CPU核心板41内设置的软件程序进行升级优化。

如图7、8所示，所述光电瞄准器还包括多个其他类型的传感器，具体为除运动传感器之外，还包括风速风向传感器、地磁传感器、温度传感器、气压传感器、湿度传感器中的几个或全部(可根据选择的弹道方程来获取不同的传感器数据)，在一实施例中，其中运动传感器和地磁传感器可集成在CPU核心板41上，在一实施例中所述运动传感器为集成陀螺仪和加速度计的芯片MPU-6050，所述地磁传感器为三轴磁力计MAG3110，所述风速风向传感器外设于光电瞄准器，并连接在接口板42上，其他所述温度传感器、气压传感器及湿度传感器可集成在CPU核心板上或通过接口板42连接于所述CPU核心板上，上述传感器均采用IIC(或者写为I2C、I²C)接口。

所述壳体1内还设有一电池仓12，所述电池仓12内设有一电池组件43，所述电池仓12内设置有滑道，便于所述电池组件43的插拔，所述电池仓12设置在壳体1内中部底侧，通过壳体1侧边可打开电池仓盖实现更换电池组件43，为了防止同一型号的电池大小有细微偏差，在电池仓盖内侧设置一层海绵(或是泡沫、泡沫棉)，所述电池仓盖内侧设置的海绵结构还可以防止枪射击的震动产生的电池不稳情况。

所述电池组件43上侧设有电池电路板，所述电池组件43通过电池电路板对光电瞄准器各个元器件进行供电，同时所述电池电路板通过接口板42与所述CPU核心板41连接。

在一个实施例中，所述电池组件43具体采用电压为7.2-7.4V；容量为3900-5700mAh；电功为28.08Wh-42.2Wh；重量为100-152g。

所述壳体1外侧靠近显示单元21的一侧设有外置按键，所述外置按键通过壳体1内侧的按键控制板连接在接口板42上，通过触按所述外置按键可实现对显示单元21上的信息进行控制、选取及修改，所述外置按键具体位置在靠近显示单元5-10cm处。

并所述外置按键具体置于显示单元的右侧，所述外置按键的具体设置位置并不仅限于上述位置，但需设置在便于用户使用、触按的位置，用户通过外置按键控制CPU核心板41，所述CPU核心板41驱动显示屏实现显示，所述外置按键可控制在显示单元显示的观察区域中选择一个射击目标、或控制光电瞄准器启动激光测距仪、或控制光电瞄准器的摄像单元调整瞄准镜焦距等。

在另一实施例中，所述外置按键的按键控制板可能设有无线连接单元，通过无线连接单元连接外设装置，所述外设装置包括智能手机、平板电脑等，进而通过外设装置加载程序，可控制在显示单元显示的观察区域中选择一个射击目标、或控制光电瞄准器启动激光测距仪、或控制光电瞄准器的摄像单元调整瞄准镜焦距等；

所述壳体1外侧还设置有一外接插口槽111，所述外接插口槽111置于壳体内侧的部分与所述按键控制板连接，所述外接插口槽111置于壳体外侧的部分与外接线112连接，所述外接线112连接外接按键113，用户通过所述外接按键113可控制在显示单元2显示的观察区域中选择一个射击目标、或控制光电瞄准器启动激光测距仪、或控制光电瞄准器的摄像单元调整瞄准镜焦距等。

所述外接线112还可连接其他操作设备、或辅助射击设备、或视频显示设备、或通过外接线112将信息及视频传输，所述其他操作设备包括外界控制按键、智能手机、平板电脑等；所述外接线112一端插接在外接插口槽111内，另一端设有一″U″型卡件，通过所述″U″型卡件，卡接在枪管上，实现将外接线112固定，避免影响射击，在一个实施例中，可能通过外接线112连接的操作设备在观察区域中选择一个目标、启动激光测距仪、或调整瞄准镜焦距等，″U″型卡件为无支架的枪支提供了简便的变焦对焦操作。

所述显示单元21为LCD显示屏，可在LCD显示屏上实现触摸操作，所述显示屏大小可根据实际需求而定，本发明中采用的显示屏大小为3.5寸。

在一个实施例中，所述LCD显示屏分辨率为320＊480，工作温度为-20±70度，背光电压为3.3v，液晶屏与CPU接口电压为1.8v，触摸屏为电容式触摸屏。

如图9-图11所示，所述显示屏上显示的十字分划中心线(准星)与视场获取单元31采集的图像信息相互叠加，通过十字分划中心线用于瞄准射击，同时在显示屏上还显示用于辅助射击的、由上述各种传感器(或传感器的部分组合)传输的辅助射击信息及工作指示信息；

所述辅助射击信息包括环境信息、距离信息及角度信息；

所述环境信息包括风速数据、温度数据、气压数据及磁场数据，所述风速数据置于显示屏上侧一端处，所述磁场数据置于显示屏下侧中部，所述温度数据及气压数据置于显示屏上侧另一端处；

所述距离信息置于温度数据及气压数据上侧；

所述角度信息包括高低角数据，及方位角数据，所述高低角数据置于风速数据下侧，所述方位角数据置于显示屏上侧中部。

所述工作指示信息包括电池电量信息、无线信号信息、剩余录制时间、倍率信息、切换键及菜单键；

所述电池电量信息置于所述高低角数据下侧，所述剩余录制时间、倍率信息及无线信号信息依次设置在温度数据下侧，所述切换键及菜单键分别置于显示屏下侧两端。

上述实施例中的辅助射击的信息，其部分被应用于弹道公式中，其部分被用于显示提醒用户。

所述光电瞄准器还可能包含一个或多个端口、无线收发单元，所述一个或多个端口、无线收发单元可能与智能手机或其他终端设备通过有线或无线连接进行通信。

所述其他信息包括wifi信号、电池、状态切换键、菜单按键、剩余录像时间、录像按键及当前倍数。本发明所提出的LCD显示屏可实现昼/夜工作模式的切换，所述夜工作模式通过红外补光实现。

所述光电瞄准器还可能包括一无线传输模块，所述无线传输模块通过无线连接方式连接一外置设备，所述无线传输模块将显示屏上所显示的分划中心、图像及信息同步显示到外置设备上；

所述无线连接方式为wifi连接或其他无线网络连接，但不仅限于上述连接方式，所述外置设备为智能手机或其他智能终端设备等。

在上述光电瞄准器的结构基础上，其CPU核心板41还连接一内存卡，所述内存卡内设置有子弹信息数据库、及两个弹道计算模型系统；用户可根据传感器的设置选择这两种弹道模型中的一种，所述弹道模型分别为外弹道六自由度刚度模型或低伸弹道模型，通过两种弹道模型实现光电瞄准器精准定位。

为准确预测弹着点的位置，根据各个传感器所采集的数据，以及存储器中存储的子弹数据，采用外弹道六自由度刚体模型对弹着点进行预测。

弹丸在空中飞行时，作用于弹丸的力和力矩主要是地球的作用力和空气动力，通常可以将弹丸的运动分解为质心运动和围绕质心运动(绕心运动)两部分，分别由动量定律和动量矩定律描述。

所述的六自由度刚体弹道模型，空间运动的弹丸被看成是刚体，考虑弹丸质心的三个自由度以及绕质心转动的三个自由度，考虑全部的作用在弹丸上的力和力矩。

在上述模型中，需要输入的参数的量包括1)大气条件：风速风向、气温、气压、湿度；2)射击位置：射击点的经纬度和高程坐标；3)射击条件：子弹出口的初始速度大小和方向，其中方向用枪管的高低角和方位角表示；3)弹目距离：通过激光测距仪获得；4)子弹的数据(存储在数据库中)：弹丸的质量，弹丸的截面积，弹丸质量偏心(或转动惯量)，阻力系数等。

图12是分别对M16233Rem，55g，PSP弹丸和AK47(7.62×39mm)，125g，PSP弹丸进行仿真计算，仿真仅进行垂向，暂时忽略侧向。环境假设条件：弹目距离200m，射高0.001m，高度500m，温度50华氏度。从图中可以看出，为命中同一距离目标，二者的初始射高不同，通过依据气象测量的约束条件，解算出所需的射高和射向，可以调整使其命中某一特定距离上的目标。

六自由度模型考虑的因素的较全，在实际应用中，可以根据传感器的不同的组合对模型进行简化。

在另一种情况下，如果风力风速不大时，横风的作用力很小，则考虑采用低伸弹道模型(低伸模型可以在不设置风速风力传感器时使用，气温、气压也可以不考虑或者以标准气象值计)。

在低伸弹道模型中，可认为弹丸在空气中的运动主要受到重力和空气阻力的影响。其中空气阻力是有弹丸相对空气运动产生的，主要的影响因素有：空气特性(气温、密度、粘性等)，弹丸特性(形状、大小、重量等)，相对运动的特性(相对速度、弹轴方位等)。

空气阻力R的一般表达式为：

$R=\frac{{\mathrm{\ρv}}^2}{2}\·S\·C_{x0}\left(\frac{v}{a}\right)$

其中，R为空气阻力，

ρ空气密度，单位kg·s²/m⁴

为弹丸定心部横断面积，单位m²，d为弹径，单位m

v为弹丸相对空气的速度，单位m/s

a为音速，表示了空气的可压缩性，单位m/s

为阻力系数，无量纲，它是马赫数的函数。

在上式中C_x0表示弹轴与速度的方向夹角(称为攻角或章动角)为0。

弹丸所受的阻力和重力那么弹丸受合力为：

$m\frac{d\stackrel{\→}{v}}{dt}=\stackrel{\→}{R}+\stackrel{\→}{q}$

以时间t为自变量，建立弹丸的质心运动方程：

X轴方向：

$\frac{du}{dt}=-Jcos\mathrm{\θ}=-cH\left(y\right)vG\left(v\right)cos\mathrm{\θ}=-cHGu$

Y轴方向为：

$\frac{dw}{dt}=-Jsin\mathrm{\θ}-g=-cH\left(y\right)vG\left(v\right)w-g$

且有：

$\frac{dx}{dt}=u,$

$\frac{dy}{dt}=w$

$v=\sqrt{u^2+w^2}$

空气阻力加速度为J，初始条件：t＝0时满足，u＝u₀＝v₀cosθ₀，w＝w₀＝v₀sinθ₀，x＝y＝0，θ₀为初始射击高低角。

上述公式为直角坐标系下的方程，通过坐标转换，可以换算到其他坐标系下。

在空气下的弹道位置(x，y，t)由弹道系数c、弹丸相对于空气的速度v、射击高低角θ确定：

$\left\{\begin{array}{c}\frac{dv}{dt}=-cH\left(y\right)F\left(v\right)-gsin\mathrm{\θ}\\ \frac{d\mathrm{\θ}}{dt}=\frac{g\cos \mathrm{\θ}}{v}\\ \frac{dy}{dt}=vsin\mathrm{\θ}\\ \frac{dx}{dt}=v\cos \mathrm{\θ}\end{array}\right.$

其中弹道系数c反应的是弹丸特征，H(y)反应空气特性与高度y之间的关系，F(v)，vG(v)反应相对运动特性对弹丸运动的影响。

在射击过程中，可能存在一些影响物(被风吹动的小草)遮挡住被瞄准物，进而影响获取的距离数据的准确性，因此在一个实施例中，所述光电瞄准器的激光测距仪可能具有手动模式，所述手动模式具体为在显示单元上选取被测距的目标物，所述显示单元将目标物反馈给控制单元，所述控制单元对目标物设置标记，并控制激光测距仪对标记后的目标物进行测距，仅读取被标记的目标物的距离值，通过上述手动模式的测距，可准确的测定被瞄准物的距离值，避免了其他影响物的干扰，本实施例中的控制单元为CPU核心板，或其他具有独立数据处理能力的单元、组件。

本发明还提供一种光电瞄准器在射击过程中，为了实现准确射击的调校方法，所述该调校方法应用于上述实施例中的光电瞄准器，能够更好实现精确射击；所述调校方法包括自动模拟调校和手动调校。

所述自动模拟调校包括以下步骤：

1、在光电瞄准器的视场内设定一目标靶；

2、在通过上述的弹道模型之一，模拟出模拟弹着点；

当应用外弹道六自由度刚体模型进行模拟弹着点时，采集测距仪的信息、多个传感器的环境信息及角度信息、及内存卡中存储的子弹的相关数据，模拟出弹着点；

当应用低伸弹道模型进行模拟弹着点时，在标准气象条件下，空气密度函数为1，音速为常数，阻力系数为弹速的函数，模拟出弹着点；

3、观察光电瞄准器显示屏的视场，调整分划中心，将显示屏上的分划中心与模拟弹着点重合；

4、完成自动模拟调校。

如图13-16所示，所述手动调校包括以下步骤：

1、在光电瞄准器的视场5内设定一目标靶51，通过光电瞄准器的激光测距仪测得光电瞄准器到目标靶51的距离；

2、在通过外部按键调取一平面坐标52，将平面坐标52加载在显示屏幕上，所述平面坐标52的坐标中心53与分划中心重合；

3、观察光电瞄准器显示屏的视场5，通过调整枪支，将平面坐标52的坐标中心53与视场内的目标靶对准重合；

4、对准重合后，发射第一颗子弹，在目标靶上获得第一弹着点54，所述显示屏截取具有第一弹着点54的图像；

5、记录第一弹着点在平面坐标的横坐标及竖坐标的数值，例如为x1、y1，并调整光电瞄准器显示屏的视场，横坐标方向移动-x1；竖坐标方向移动-y1，使得平面坐标52的坐标中心53与第一弹着点重合；

6、完成调校。

在上述实施例的第一调校射击之前，经常会出现第一次射击偏移过大，弹着点未落入视场内的目标靶上，因此为了避免上述情况发生，本发明的一个实施例中提出，通过上述实施例中的弹道模型，对步骤1中的视场内的目标靶进行模拟射击，找到模拟弹着点，随后，根据模拟弹着点进行自动模拟调校，随后可能选择进行第一次射击调校，这样可有效保证第一次射击的弹着点落在目标靶上。

本实施例提供的调校方法，核心控制器实时接收传感器采集的环境值、激光测距装置测得的瞄准器到被瞄准物的距离及存储器提供的子弹信息，弹道模型根据实时变化的环境值、连续非离散的距离信息及子弹信息计算出子弹的弹道曲线，获得模拟的弹着点，并实时地应用计算的弹着点确立并调节分划中心，实现光电瞄准器瞄准任意连续非离散的距离、任意环境下的瞄准物时，均可实时地根据弹道曲线计算模型对分划中心进行实时调节，使分划中心接近实际弹着点，达到无极分划中心的效果。

在一个实施例中，在第一次调校射击完成后，为进一步提高精准度，可能会进行第二次射击调校，具体包括以下步骤：

步骤1-5与上述实施例相同，再次将不再赘述；

6、进行第二次射击，发射第二颗子弹，在目标靶上获得第二弹着点，所述显示屏截取具有第一弹着点、第二弹着点的图像；

7、记录第二弹着点在平面坐标的横坐标及竖坐标的数值，例如为x2、y2，并调整光电瞄准器显示屏的视场，横坐标方向移动-x2；竖坐标方向移动-y2，使得平面坐标的中心与第二弹着点重合；

8、完成调校

在一个实施例中，所述显示屏通过获得CPU核心板发送的指令信号，进行截取图像，所述内存卡缓存有多种型号、多种枪支射击子弹时候产生的振动参数，所述振动参数可能包括振动频率、振动幅度、振动时长，所述CPU核心板可能连接一获取振动参数的传感器，所述该传感器为已经技术种类的振动传感器，通过将获取的振动参数与内存卡缓存的振动参数进行匹配，若匹配成功了，则确认为射击振动，然后核心控制板向显示屏发送截屏指令信号，控制显示屏截屏。

本发明提供的调校方法，通过具体射击进行将分划中心与弹着点重合，实现了在当前环境值下的准确校准；通过上述调校方法调校后，再采用本发明的预先提示射击的方法，可以进一步提高射击的精确度。

Claims (10)

1.一种可预先提示射击的精准光电瞄准器，其特征在于，所述瞄准器包括：

一视场获取单元，获取瞄准器视场内的图像信息；

一显示单元，显示分划中心及视场获取单元获取的图像信息；

一控制单元，所述控制单元设置在所述瞄准器的控制电路中，用于确定图像信息中的目标物及目标物的目标点，同时进行预先提示射击；

一电源，对所述光电瞄准器进行供电。

2.根据权利要求1所述的一种可预先提示射击的精准光电瞄准器，其特征在于，所述控制单元包括：

一图像边缘化处理单元，所述图像边缘化处理单元对图像中的物体进行边缘化处理，并确定目标物；

一目标点获取单元，所述目标点获取单元获取目标物的目标点；

及一预先提示射击单元，所述预先提示射击单元在瞄准过程中进行预先提示射击。

3.根据权利要求2所述的一种可预先提示射击的精准光电瞄准器，其特征在于，所述图像边缘化处理单元对图像信息中的包括有目标物的任意三帧图像进行边缘图像处理，并将边缘化后的图像加载到显示单元上，通过用户的操作选定目标物；

所述目标点获取单元根据选定的边缘化后的目标物图像计算出该目标物图像的目标点；

所述射击区域为以所述目标点为中心，半径r的圆为射击区域，所述射击区域的面积为s，所述整个被瞄准物体的图像面积为S，其中0.02≤s/S≤0.1。

4.根据权利要求3所述的一种可预先提示射击的精准光电瞄准器，其特征在于，所述瞄准器还包括一运动传感器，所述运动传感器设置在视场获取单元下侧，并采集视场获取单元的运动方向；

所述预先提示射击单元根据分划中心到射击区域的距离及相应分划中心的运动方向判断是否提示射击；在所述运动方向与所述瞄准点与目标点的直线角度为α，当α的取值范围为-45°≤α≤+45°时，及所述距离L≤r/2时，提示射击。

5.根据权利要求1-4之一所述的一种可预先提示射击的精准光电瞄准器，其特征在于，所述瞄准器包括一控制电路，所述控制单元设置在控制电路上，所述控制电路还集成了其他传感器组合，所述组合中的传感器种类可根据用户的需要进行选择；

所述传感器包括风速风向传感器、地磁传感器、温度传感器、气压传感器、湿度传感器中的全部或者几种的组合。

6.根据权利要求1-5之一所述的一种可预先提示射击的精准光电瞄准器，其特征在于，所述光电瞄准器包括一壳体及一测距单元；

所述测距单元测量被瞄准目标到光电瞄准器的距离信息；

所述壳体内侧为一容纳空间，所述视场获取单元、显示单元、测距单元及控制电路均设置在同一容纳空间内；

所述测距单元包括一信号发射端、一信号接收端；所述视场获取单元包括一光学图像获取端，所述信号发射端、信号接收端及光学图像获取端均设置在壳体前端处，所述显示单元设置在壳体后端处；

所述信号发射端与信号接收端对称分布于所述光学图像获取端；所述信号发射端及与信号接收端均凸出于光学图像获取端；

所述信号发射端、信号接收端及光学图像获取端所组成的平面与所述光电瞄准器的垂直面成一定角度。

7.根据权利要求1-6之一所述的一种可预先提示射击的精准光电瞄准器，其特征在于，所述光电瞄准器还包括三个视场调节单元，一视场调节单元设置在显示单元上、一个视场调节单元设置壳体上，另一视场调节单元连接在壳体上；

所述设置在显示单元上的视场调节单元通过触摸显示屏实现对视场的调节，所述设置在壳体上的视场调节单元包括外置按键，所述连接在壳体上的视场调节单元包括一外接插口槽、一外接线及一或多个外接按键，所述外接按键均通过外接线连接在外接插口槽上；

所述外接线一端连接在外接插口槽上，另一端包括一个或多个端部分支，其中每一个端部分支连接一外接按键；

所述外接线上可固定或滑动设置一固定卡件的一端，所述固定卡件的另一端可固定在枪械上或其他可固定处；

所述固定卡件为″U″型卡件。

8.根据权利要求7所述的一种可预先提示射击的精准光电瞄准器，其特征在于，所述显示屏上还显示辅助射击信息及工作指示信息，所述信息的种类和排列方式可以根据用户的需要进行设定。

9.根据权利要求1-8之一所述的一种可预先提示射击的精准光电瞄准器，其特征在于，所述控制电路包括接口板及核心板，所述控制单元为设置在核心板的CPU，所述视场获取单元的视场驱动电路、测距单元中的测距控制电路均通过接口板连接在核心板上，所述显示单元的显示驱动电路连接在核心板上；

所述内存卡内设置有子弹信息数据库、及两个弹道计算模型系统；用户可根据传感器的设置选择这两种弹道模型，所述弹道模型分别为外弹道六自由度刚度模型或低伸弹道模型；

所述外弹道六自由度刚度模型中输入的参数的量包括：

1)大气条件：风速风向、气温、气压、湿度；

2)射击位置：射击点的经纬度和高程坐标；

3)射击条件：子弹出口的初始速度大小和方向，其中方向用枪管的高低角和方位角表示；

4)弹目距离：通过所述测距仪获得；

5)子弹的数据：弹丸的质量，弹丸的截面积，弹丸质量偏心或转动惯量以及阻力系数等，所述子弹的数据存储在所述子弹信息数据库中；

在所述低伸弹道模型中，在标准气象条件下，空气密度函数为1，音速为常数，阻力系数为弹速的函数。

10.一种可预先提示射击的精准光电瞄准器的调校方法，应用上述权利要求1-9之一所述的一种可预先提示射击的精准光电瞄准器，其特征在于，所述方法为：在完成初始准备后，进行手动调校和/或进行自动模拟调校，通过上述调校方法调校后，可进一步提高预先提示射击的精准度；

所述自动模拟调校为通过上述的弹道模型之一，模拟出弹着点，并将分划与模拟出的弹着点重合；

所述手动调校包括以下步骤：

A)在视场获取单元的视场内设定一目标靶，通过测距单元测得光电瞄准器到目标靶的距离；

B)在通过按键单元调取一平面坐标，将平面坐标加载在显示单元的显示屏上，应用坐标中心进行瞄准；

C)观察显示单元的视场，将坐标中心与视场内的目标靶对准；

D)对准重合后，发射第一颗子弹，在目标靶上获得第一弹着点，所述显示单元截取具有第一弹着点的图像；

E)记录第一弹着点在平面坐标的横坐标及竖坐标的数值，并根据该坐标值调整光电瞄准器显示屏的视场，使平面坐标的中心与第一弹着点重合；

F)完成手动调校；

所述调校方法，还包括第二次射击调校步骤；所述第二次射击调校包括：

G)进行第二次射击，发射第二颗子弹，在目标靶上获得第二弹着点，所述显示屏截取具有第二弹着点的图像；

H)记录第二弹着点在平面坐标的横坐标及竖坐标的数值，并调整光电瞄准器显示屏的视场，使得平面坐标的中心与第二弹着点重合；

I)完成调校。